TWI695246B - 電壓調整器 - Google Patents

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Abstract

本發明藉由以簡便的電路構成保護電路，從而提供低成本且安全性高的電壓調整器。本發明採用下述結構：將作為表示保護電路已動作的信號的保護電路的電流輸出，輸入至用於改善電壓調整器響應性的控制電路。

Description

電壓調整器
本發明是有關於一種具備保護電路的電壓調整器（voltage regulator）。
一般而言，行動電話等電子機器是藉由充電式的電池（battery）而動作。針對電池而設有電壓調整器，以使得即使該電池的充電狀態發生變動，對電子機器的輸出電壓亦不會變動，而電子機器可穩定地動作。而且，電壓調整器使得即使因電子機器產生的負載急遽地變動，對電子機器的輸出電壓亦不會變動，而電子機器可穩定地動作，但亦有時設有用於使電壓調整器的輸出電壓進一步穩定的控制電路。
圖3是習知的電壓調整器30的電路圖。該電壓調整器30包括：輸出電晶體31，輸出一輸出電壓VOUT；分壓電阻32，對輸出電壓VOUT進行分壓而輸出分壓電壓VFB；誤差放大電路35，以基準電壓VREF與分壓電壓VFB一致的方式進行動作，控制輸出電晶體31以使輸出電壓VOUT為固定；保護電路33，保護電壓調整器30；以及控制電路34，檢測輸出電壓VOUT的變動，並進行動作以使輸出電壓VOUT穩定。
保護電路33例如對過電流流經輸出電晶體31的情況等異常進行檢測，並輸出電源電壓位準的信號，以控制輸出電晶體31斷開。 控制電路34檢測輸出電壓VOUT下降的情況，以控制輸出電晶體31斷開。
此處，控制電路34收到表示保護電路33已動作的電源電壓位準的信號後停止動作，因此在藉由保護電路33而將輸出電壓VOUT控制為低的情況下，控制電路34不以提高輸出電壓VOUT的方式進行動作。因而，電壓調整器的安全性變高（例如參照專利文獻1）。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2008-204018號公報 [發明所欲解決之問題]
然而，保護電路33用於檢測異常的手段即電壓等僅有作為中間電位的類比（analog）信號。因而，保護電路33需要將輸出信號由類比信號轉換為數位（digital）信號的電路。
本發明是為了解決如上所述的問題而創作，藉由以簡便的電路來構成保護電路，從而實現低成本且安全性高的電壓調整器。 [解決問題之手段]
為了解決習知的問題，本發明的電壓調整器採用如下所述的結構。 一種電壓調整器，其特徵在於包括：輸出電晶體，輸出一輸出電壓；分壓電路，輸出對所述輸出電壓進行分壓而生成的分壓電壓；誤差放大電路，對基準電壓與所述分壓電壓進行比較，控制所述輸出電晶體的閘極，以使所述輸出電壓為固定；保護電路，當規定條件成立時，控制所述輸出電晶體的閘極而保護電路；以及控制電路，在所述輸出電壓的變動時進行動作，以使所述輸出電壓穩定，在收到表示所述保護電路已動作的信號後停止動作，表示所述保護電路已動作的信號為電流輸出。 [發明的效果]
根據本發明的電壓調整器，藉由將表示保護電路已動作的保護電路的輸出信號設為電流輸出，從而具有下述效果：能以簡便的電路構成保護電路，從而可實現低成本且安全性高的電壓調整器。
而且，藉由將表示保護電路已動作的保護電路的輸出電流設為如下所述的電流，從而具有以微少的元件追加便可實現安全性高的電壓調整器的效果，所述電流是對電壓調整器的輸出電晶體的閘極進行控制的電晶體與使閘極和源極共連的電晶體的汲極電流，或者由將所述汲極電流作為輸入的電流鏡電路所生成的電流。
以下，參照圖式來說明本實施形態。 圖1是表示本實施形態的電壓調整器的一例的電路圖。 本實施形態的電壓調整器包括：作為PMOS（P channel Metal Oxide Semiconductor，P通道金屬氧化物半導體）電晶體的輸出電晶體11，輸出一輸出電壓VOUT；分壓電阻15，對輸出電壓VOUT進行分壓並輸出分壓電壓VFB；誤差放大電路12，以基準電壓VREF與分壓電壓VFB一致的方式進行動作，控制輸出電晶體11以使輸出電壓VOUT為固定；保護電路13，保護電壓調整器；以及控制電路14，檢測電源電壓或輸出電壓VOUT的變動，並控制誤差放大電路12而進行動作，以使輸出電壓VOUT穩定。
保護電路13包含：判定電路53，判定應保護電壓調整器的規定條件是否成立；PMOS電晶體54，藉由判定電路53來控制閘極，以控制輸出電晶體11的閘極電壓；以及PMOS電晶體55，藉由判定電路53來控制閘極，在規定條件時輸出電流以作為保護電路13的輸出。
控制電路14構成為，達到規定條件而收到表示保護電路13已動作的保護電路13的輸出電流時，停止動作。 如上所述的電壓調整器進行動作，以提高如下所述般保護電路進行動作時的安全性。
保護電路13藉由判定電路53來判定過電流狀態或過熱狀態等應保護電壓調整器的規定條件，並利用藉由控制PMOS電晶體54的閘極而流動的PMOS電晶體54的電流，來使電壓調整器的輸出電晶體11的閘極電壓上升，使流至輸出電晶體11的電流下降。其結果，輸出電壓VOUT下降。
此時，當控制電路14檢測出輸出電壓VOUT的下降，並控制誤差放大電路12而進行動作，以使輸出電壓VOUT恢復至規定電壓時，誤差放大電路12進行動作以使輸出電晶體11的閘極電壓下降，從而流至輸出電晶體11的電流增加而有損電壓調整器的安全性，但本實施形態的電壓調整器的控制電路14收到表示保護電路13已動作的、從PMOS電晶體55輸出的輸出電流時，停止動作，因此流至輸出電晶體11的電流成為由保護電路13所控制的電流。
如以上所記載般，根據本實施形態的電壓調整器，藉由將表示保護電路13已動作的、保護電路13的輸出信號設為電流輸出，從而即使在保護電路內僅存在作為電源電壓與接地（ground）電壓的中間電位的類比信號的情況下，亦可不需要由類比信號來生成除了信號的遷移狀態以外僅取電源電壓或接地電壓的數位信號的電路，從而具有以微少的元件追加便可實現安全性高的電壓調整器的效果。
尤其，藉由將表示保護電路13已動作的、保護電路13的輸出電流設為電晶體54與電晶體55的汲極電流，從而以微少的一個元件的追加便可實現安全性高的電壓調整器，所述電晶體54控制電壓調整器的輸出電晶體11的閘極，所述電晶體55使閘極與源極共連。
圖2是表示本實施形態的電壓調整器的另一例的電路圖。圖2的電壓調整器的保護電路13具備電流鏡（current mirror）電路56，將表示保護電路13已動作的輸出電流設為電流鏡電路56的輸出電流，所述電流鏡電路56將PMOS電晶體55的汲極電流設為輸入。
電流鏡電路56如本領域技術人員普遍廣為知曉般，具有：對電流值進行轉換的功能；或者對電流的方向進行轉換的功能，即，將源電流（source current）轉換為灌電流（sink current），或將灌電流轉換為源電流。
如以上所記載般，根據本實施形態的電壓調整器，可對應於進行動作以使輸出電壓VOUT穩定的控制電路14的電路形式、或者控制電路14的輸入從保護電路13輸出的輸出電流的觸點，來輸出適當的大小或方向的電流。
10、30‧‧‧電壓調整器11、31‧‧‧輸出電晶體12‧‧‧誤差放大電路13、33‧‧‧保護電路14、34‧‧‧控制電路15、32‧‧‧分壓電阻53‧‧‧判定電路54、55‧‧‧PMOS電晶體56‧‧‧電流鏡電路VFB‧‧‧分壓電壓VOUT‧‧‧輸出電壓VREF‧‧‧基準電壓
圖1是表示本實施形態的電壓調整器的一例的電路圖。 圖2是表示本實施形態的電壓調整器的另一例的電路圖。 圖3是習知的電壓調整器的電路圖。
10‧‧‧電壓調整器
11‧‧‧輸出電晶體
12‧‧‧誤差放大電路
13‧‧‧保護電路
14‧‧‧控制電路
15‧‧‧分壓電阻
53‧‧‧判定電路
54、55‧‧‧PMOS電晶體
VFB‧‧‧分壓電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VREF‧‧‧基準電壓

Claims (3)

  1. 一種電壓調整器，其特徵在於包括：輸出電晶體，輸出一輸出電壓；分壓電路，輸出對所述輸出電壓進行分壓而生成的分壓電壓；誤差放大電路，對基準電壓與所述分壓電壓進行比較，控制所述輸出電晶體的閘極，以使所述輸出電壓為固定；保護電路，當應保護所述電壓調整器的規定條件成立時，藉由第一電晶體控制所述輸出電晶體的閘極而保護電路；以及控制電路，在所述輸出電壓的變動時進行動作，以使所述輸出電壓穩定，在收到表示所述保護電路已動作的信號後停止動作，表示所述保護電路已動作的信號為電流輸出，所述電流輸出為第二電晶體的汲極電流，所述第一電晶體控制所述電壓調整器的所述輸出電晶體的閘極，所述第二電晶體的閘極與源極分別與所述第一電晶體的閘極與源極共連。
  2. 一種電壓調整器，其特徵在於包括：輸出電晶體，輸出一輸出電壓；分壓電路，輸出對所述輸出電壓進行分壓而生成的分壓電壓；誤差放大電路，對基準電壓與所述分壓電壓進行比較，控制所述輸出電晶體的閘極，以使所述輸出電壓為固定；保護電路，當應保護所述電壓調整器的規定條件成立時，控制所述輸出電晶體的閘極而保護電路；以及控制電路，在所述輸出電壓的變動時進行動作，以使所述輸 出電壓穩定，在收到表示所述保護電路已動作的信號後停止動作，表示所述保護電路已動作的信號為電流輸出，所述保護電路包括：判定電路，判定所述規定條件是否成立；第一金屬氧化物半導體電晶體，接受所述判定電路的輸出電壓而控制所述輸出電晶體的閘極；以及第二金屬氧化物半導體電晶體，接受所述判定電路的輸出電壓而輸出表示所述保護電路已動作的信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電壓調整器，其中所述保護電路更包括：電流鏡電路，將所述第二金屬氧化物半導體電晶體的輸出電流作為輸入。
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